USPTO Patents Application 09936477

© bundesrepublik
* * 6eutschland

®

31

tentschrift
38 25 733 C 2

•

© Int. CI. 6 :

B 60 K 17/08

F16H 3/62

DEUTSCHES
PATENTAMT

© Aktenzeichen: P 38 25 733.5-12

@ Anmeldetag: 28. 7.88

(§) Offenlegungstag: 16. 2.89

@ Verdffentttchungstag

der Patenterteilung: 18. 7.96

Innerhalb von 3 Monaten nach Veroffentlichung der Erteilung kann Einspruch erhoben warden

CM
O

CO
CO

LTD
CM

00
CO

LU
Q

©Unionsprioritat: © © ©
28.07.87 JP P 62-1 86752

© Patentinhaber:

Nissan Motor Corp., Ltd., Yokohama, Kanagawa, JP

©Vertreter:

Grunecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhausser,
Anwaltssozietat 80538 Munchen

© Erfinder:

Sugano, Kazuhiko, Yokohama, JP

© Fur die Beurteilung der Patentfahigkeit
in Betracht gezogene Druckschriften:

DE

28 13 223 A1

-US

42 33 861

DE

2447 581 A1

«AT

3 51 940

= US

40 46 031

WO

85 05 666 A1

= US

4817 462

JP

59-1 17 943 A

JP

50-1 55 868 A

CO

CM
O

CO
CO

r*«

LP
CM

OO
CO

Ul
Q

© Umlaufradergetriebe fur ein automatisches Getriebe

© Umlauf rSdergetriebe fur eln automatisches Getriebe, mit:
einem Hauptplanetenradgetriebe (13), das vier Vorwartsgan-
ge, eine Eingengswelle (1 ) und oin einziges Abtriebsteil (5c
aufwelst,

wobei das Hauptplanetenradgetriebe (13) ein erstes Sonnen-
red (4s), ein erstes Ringrad (4a), das mit dem einzigen
Abtriebsteil (5c) drehbar 1st sowie einen Planetenradtrager
(4c) aufwelst der drehbar erste FlanetenrSder (4p) tragt die
Jewells In Kammeingriff mit sowohl dem ersten Sonnenrad
(4s) als auch mit dem ersten Ringrad (4r) sind,
wobei das Hauptplanetenradgetriebe einen zweiten Vor-
wartsgang einrichten kann, in dem das erste Sonnenrad (4s)
als ein Reaktionsteil dient und ein zweites Sonnenrad (6s)
ein EIngangsdrehmoment von der Eingangswelle (1) auf-
nimmt

das Hauptplanetenradgetriebe einen dritten Vorwartsgang
aufwelst der einen Direktdurchtrieb herstellt
elnem Hilfspianetenradgetriebe (14) mit einer Abtriebswelle
(2) und einem einzigen Bngangsteil (6r), das mit dem
Abtriebsteil (5c) des Hauptplanetenradgetriebes (13) drehbar
1st wobei das Hilfspianetenradgetriebe (14) zwischen einem
Obersetzungszustand ins Langsame und einem Direktdurch-
triebszustand schaftbar ist Indem das Hilfspianetenradge-
triebe (14) btockiert ist um sis elne Einheit zu rotieren, urn
einen Direktdurchtrieb zwischen dem Bngangsteil (6r) und
einer Abtriebswelle (2) herzustellen,

wobei sich das Hilfspianetenradgetriebe (14) Im Oberset-
zungszustand Ins Langsame befindet wenn Im Hauptplane-
tenradgetriebe (13) ein e rater oder der zweite Vorwartsgang-
zu stand eingerichtet 1st

wobel sich das Hilfspianetenradgetriebe (14) im Direktdurch-
triebszustand befindet wenn im Hauptplanetenradgetriebe
(13) ein vierter VorwSrtsgangzustand eingerichtet Est
und wobei das Hilfspianetenradgetriebe (14) von dem Ober-
setzungszustand ins Langsame In den Dlrektdurchtriebszu-
stand des Getriebes umschaltet wenn das Hauptplaneten-
radgetriebe (13) sich In einem dritten Vorwartsgang befindet
und das Hilfspianetenradgetriebe (14) in einem Dlrektdurch-

m

O

triebszustand geschaltet 1st, wenn das Hauptplanetenradge-^-^
triebe (1 3) auf den vierten Vorwartsgang heraufschaltet w
dadurch gekennzelchnet O
daS das Hauptplanetenradgetriebe (13) das zweite Sonnen-,.^
rad (5 S ), ein zweites Ringrad (5r), und einen zweiten
Planetenradtrager (5c) aufweist wobei der zweite Planeten-
radtrager (5c) zweite Planetenrader (5 P ) drehbar tragt, die
jeweils mit dem zweiten Sonnenrad (5s) und dem zweiten
Ringzahnrad (5«) in Kammeingriff ...

utsa *

BUNDESDRUCKERE1 05.96 602129/90

DE 38 25 733 C2

Beschr

#

ig betrif

10

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30

Die vorliegende Erfindung Eetrifft ein Umlauf- oder
Planetengetriebe fur ein automatisches Getriebe gemaB
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Umlaufradergetriebe der eingangs genannten Art
ist aus der DE 24 47 581 Al bekannt Hierbei ist eine
Eingangswelle vorgesehen, die uber je eine Kupplung
mit dem Ringrad, den Planetenradern und dem Sonnen-
rad eines ersten Planetenradsatzes verbindbar ist An
den ersten Planetenradsatz schlieBen sich zwei weitere
Planetenradsatze an, wobei ein Planetenradtrager des
ersten Planetenradsatzes mit dem Ringrad des zweiten
Planetenradsatzes, ein Planetenradtrager des zweiten
Planetenradsatzes mit dem Ringrad des dritten Plane-
tenradsatzes und alle Sonnenrader der drei Planeten-
radsatze miteinander verbunden sin<L Das einzige Ab-
triebselement ist vom Planetenradtrager des dritten
Planetenradsatzes abgeleitet Jedes der drei Ringrader
der drei Planetenradsatze ist Qber eine Kupplung mit
einem stationar gehaltenen Element verbindbar. Das
aus dieser Druckschrift bekannte Umlaufradergetriebe
weist insgesamt funf Vorwartsgange auf, wobei die er-
sten drei Gange ins Langsame, der vierte Gang direkt
und der ffinfte Gang ins Schnelle abersetzen. Ferner
sind drei Ruckwartsgange vorgesehen.

Aus der WO 85 05 666 Al ist ein Planetenraderwech-
selgetriebe bekannt, bei dem ein Hauptplanetenradge-
triebe rnit einem Hilfsplanetenradgetriebe gekoppelt ist
Das Eingangsdrehmoment wird in das Hilfsplanetenrad-
getriebe uber das Ringrad des einzigen Planetenradsat-
zes des Hilfsplanetenradgetriebes eingeleitet Die Aus-
gangswelle ist mit dem Planetenradtrager verbundea
Weiterhin ist eine Kupplung vorgesehen, um das Son-
nenrad des Hilfsplanetenradgetriebes mit dem Ringrad 35
in Ein griff zu bringen und eine weitere Kupplung, um
das Sonnenrad des Hilfsplanetenradgetriebes stationar
zu haiten. Ferner ist eine Freflaufmoglichkeit fur das
Sonnenrad des Hilfsplanetenradgetriebes vorgesehen.

Es sind zwei Mdglichkeiten der Erreichung einer
Gangvervielfachung bei einem Umlaufradergetriebe fur
ein automatisches Getriebe bekannt, welches zumindest
drei Vorwartsgange und einen ROckwartsgang vorsieht
Eine Mogiichkeit, die in der JP 59-117943 A gezeigt ist,
besteht darin, ein Hiifsplaneten- bzw. Hilfsumlaufrader-
getriebe zu dem Planetenrad- bzw. Umlaufradergetrie-
be, das vier Vorwartsgange mit einem Schnellgang als
vierten Gang aufweist, hinzuzufugen. Das Hilfsplane-
tenradgetriebe dient als Schnellgangvorrichtung wenn
sich das Hauptplanetenradgetriebe im vierten Gang be-
findet, um einen weiteren Schnellgang als neuen fOnften
Gang hinzuzuf ugen.

Eine weitere Mogiichkeit ist in der JP 50-155868 A
gezeigt Nach dieser bekannten Patentbeschreibung ist
ein Hilfsplanetenradgetriebe einem Umlaufradergetrie-
be zugeffigt, das drei Vorwartsgange mit einem Direkt-
antrieb als dritten Gang besitzt Dieses Hilfsplaneten-
radgetriebe dient als Ubersetzungsvorrichtung, wenn
das Hauptplanetenradgetriebe zwischen dem ersten,
zweiten und dritten Gang schaltbar ist, wahrend es in
einen Direktantriebzustand geschaltet ist, wenn sich das
Hauptplanetenradgetriebe im dritten Gang befindet
Dies fuhrt dazu, daB neue erste bis dritte Gange ge-
schaffen werden, die Obersetzungsverhaltnisse besit-
zen, die grdBer sind als diejenigen des ersten bis dritten
Ganges, die durch das Hauptplanetenradgetriebe allein
geschaffen werden.

Es wird nunmehr davon ausgegangen, daB die zweite

f ^H^Jmlaufradergetriebe angewandt
D^^PIgange mit einem Schnellgang als «

Mogiichkeit auf j

wird, das vier Vofl

f unften Gang besitzt.

Die Anwendung dieser zweiten Mogiichkeit auf ein
derartiges Umlaufradergetriebe der vorgenannten Art
fuhrt zur zusatzlichen Anordnung eines Hilfsplaneten-
radgetriebes derart, daB das Hilfsplanetenradgetriebe
als Reduktions- bzw. Obersetzungsvorrichtung dient,
wenn das Hauptplanetenradgetriebe sich in irgendei-
nem Gang zwischen dem ersten bis vierten Gang befin-
det, wahrend es gesperrt ist, wenn sich das Hauptplane-
tenradgetriebe im vierten Gang befindet In dem Haupt-
planetenradgetriebe ist zumindest ein Drehteil, das mit
einer erhohten Umlaufgeschwindigkeit im Verhaltnis zu
einer Umfangsgeschwindigkeit einer Eingangswelle
wahrend eines Schnellgangzustandes rotiert Der je-
weils erste bis vierte Gang wird haufig in dem Gesamt-
umlaufradergetriebe benutzt Dies fuhrt zu einer Erhd-
hung der Haufigkeit, mit der das Hauptplanetenradge-
triebe sich in einem Schnellgang- bzw. Overdrive-Zu-
stand befindet, bei dem einige Drehteile des Hauptpla-
netenradgetriebes mit einer erhohten Geschwindigkeit
im Verhaltnis zur Umfangsgeschwindigkeit der Ein-
gangswelle rotieren. Es fuhrt zu einem erhohten Rei-
bungsverlust in den Lagern, die das Drehteil lagern. Da-
her muB die Dauerhafdgkeit und Standfestigkeit dieser
Lager verbessert werden.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfin-
dung, ein Umlaufradergetriebe der eingangs genannten
Art anzugeben, das groBere Gestaltungsspielraume fur
die Wahl des Obersetzungsverhaltnisses der Gange
bzw. des Stufensprungs zwischen den Gangen gestattet,
insbesondere in einem Niedriggang-Arbeitsbereich des
Getriebes, wobei eine verbesserte Gesaxntauslegung
des Getriebes erreicht wird

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Umlaufradergetriebe mit einer Gangvervielfalti-
gungstechnik aiiszuriisten, wobei das Umlaufraderge-
triebe n- Vorwartsgange aufweist (wobei n ganzzahlig
und nicht kleiner als 4 ist), derart, daB der erste oder
niedrigste Gang des Gesamturniaufradergetriebes ein
Obersetzungsverhaltnis aufweist, das grdBer ist als ein
Obersetzungsverhaltnis des ersten Ganges, das bei al-
leiniger Verwendung des Hauptpianetenradgetriebes
allein erreicht wird.

Ein spezielles Ziel der vorliegenden Erfindung be-
steht darin, ein Umlaufradergetriebe fOr ein automati-
sches Getriebe zu schaffen, wobei das Umlaufraderge-
triebe n 4-1 Gange zuIaBt (n ganzzahlig und nicht klei-
ner als 4) und das ein Hauptplanetenradgetriebe enthalt,
das n-Gange vorsieht, sowie ein Hilfsplanetenradgetrie-
be enthalt, das betrieblich mit dem Hauptplanetenrad-
getriebe kuppelbar ist, derart, daB der unterste oder
erste Gang des Gesamturniaufradergetriebes ein Ober-
55 setzungsverhaltnis besitzt, das grdBer als ein Oberset-
zungsverhaltnis, das im ersten Gang des Hauptplane-
tenradgetriebes allein realisiert wird, und das ein Ver-
haltnis zwischen einem Obersetzungsverhaltnis irgend-
eines der Vorwartsgange und einem Obersetzungsver-
60 haltnis des jeweils nachstliegenden hoheren Vorwarts-
ganges nicht grdBer ist als ein Verhaltnis zwischen dem
Obersetzungsverhaltnis des nachsthdheren Vorwarts-
ganges und einem Obersetzungsverhaltnis des diesem
nachfolgend benachbart hoheren Vorwartsganges.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemaB durch ein
Umlaufradergetriebe fur ein automatisches Getriebe
der eingangs genannten Art gelOst, das die kennzeich-
nenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist

40

45

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65

DE 38 :

3

Bevorzugte AusgestaJtungen de^^rfindungsgegen-
standes sind in den UnteransprQche^^Helegt
* Die Erfindung wird nachstehendHPnd von Ausfuh-
rungsbeispielen und zugehfcrigen Zeichnungen naher
eriautert In diesen zeigen

Fig, 1 eine schematische Darstellung eines ersten
AusfQhrungsbeispieles eines Umlaufradergetriebes
nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 1 A eine Tabelle, die die Reibelemente angibt die
zur HerbeifQhrung jedes der n + 1 Gslnge aktiviert sind
(n « 4 in diesem Ausf fihrungsbeispiel) und eines Verhalt-
nisses zwischen einem Obersetzungsverhaltnis eines
Ganges und einem Obersetzungsverhaltnis des nachst-
folgenden hSheren Ganges,

Fig. 2 eine schematische Teildarsteilung eines zwei-
ten AusfQhrungsbeispieles eines Umlaufradergetriebes
nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Teildarsteilung eines dritten
AusfQhrungsbeispieles eines Umlaufradergetriebes
nach der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 4 eine Tabelle ahnlich defjenigen in Fig. 1 A je-
doch fur eine Modifikation des dritten Ausfuhrungsbei-
spieles.

Bezugnehmend auf Fig. 1 1st in dieser ein Planeten-
rad- oder Umlaufr&dergetriebe gezeigt mit einer Ein-
gangswelle 1 und einer Ausgangswelle 2 Die Eingangs-
und Ausgangswelle i, 2 sind koaxial und einander ge-
genQberliegend angeordnet Ein Hauptplanetenradge-
triebe, das allgemein durch das Bezugszeichen 13 be-
zeichnet ist ist konzentrisch in bezug auf die Eingangs-
welle angeordnet, wahrend ein Hilfsplanetenradgetrie-
be, das allgemein durch das Bezugszeichen 14 bezeich-
net ist, konzentrisch in bezug auf die Ausgangswelle 2
angeordnet ist

Das Hauptplanetenradgetriebe, das in diesem Aus-
fuhrungsbeispiel verweridet wird, ist vom gleichen Typ
wie dasjenige, das auf Seite 10 des "Service-Handbuches
der automatischen Durchgangsachse vom RN4F02A-
Typ, RL4F02A-Typ" (A261C06) veraffentlicht durch
Nissan Motor Co, Ltd, 1984, gezeigt ist Kurz beschrie-
ben umfafit das Hauptplanetenradgetriebe 13 eine Tan-
demanordnung von zwei einfachen Umlaufradergetrie-
besatzen 4 und 5. Der Umlaufradergetriebesatz 4 ent-
hait ein Sonnenrad 4s, ein Ringrad 4r, Planetenrader 4p,
von denen jedes sowohi mit dem Sonnen- als auch mit
dem Ringrad 4s und 4r in Kimmeingriff ist sowie einen
Planetenradtrager 4c der die Planetenrader 4p drehbar
lagert In gleicher Weise enthait der Umlaufradergetrie-
besatz 5 ein Sonnenrad 5s, ein Ringrad 5r, Planetenra-
der 5p, von denen jedes sowohi mit dem Sonnenrad als
auch mit dem Ringrad 5s, 5r in Eingriff ist sowie einen
Planetenradtrager 5c der die Planetenrader 5p drehbar
lagert

Das Sonnenrad 4s kann stationar durch eine Band-
bremse B/B gehalten werden und ist mit der Eingangs-
welle 1 durch eine Rflckw&rtsfahrkupplung R/C ver-
bindbar. Der Trager 4c ist mit der Eingangswelle i
durch eine Hochgangskupplung H/C verbindbar. Eine
Freilaufkupplung OWC 1 ist vorgesehen, urn zu verhin-
dern, daB der Planetenradtrager 4c in eine Richtung
dreht die entgegengesetzt zu einer Drehrichtung ist in
der sich die Eingangswelle 1 dreht AuBerdem kann der
Planetenradtrager 4c durch eine RQckfahrbremse LR/B
stationar gehalten werden.

Das Sonnenrad 5s ist mh der Eingangswelle 1 verbun-
den, der Planetenradtrager 5c ist mit dem Ringrad 4r
verbunden und das Ringrad 5r ist mit dem Planetenrad-
trager 4c durch eine Niedriggangkupplung L/C ver-

15 733 C2

4

bindbar.

Das Hilfsumlaufgetrj^^M umfaBt einen einfachen
Planetenrad- oder Umfl^Hdergetriebesatz 6, der ein

Sonnenrad 6s, ein Ringrad 6r, Planetenrader 6p, von
5 denen jedes sowohi mit dem Sonnenrad 6s als auch mit
dem Ringrad 6r in Eingriff ist und einen Planetenrad-
trager 6c enthait der drehbar die Planetenrader 6p la-
gert Der Planetenradtrager 5c dient als Ausgangs- bzw.
Abtriebsteil des Hauptplanetenradgetriebes 13. Das

io Ringrad 6r des Hilfsplanetenradgetriebes 14 ist mit die-
sem Planetenradtrager 5c des Hauptplanetenradgetrie-
bes 13 verbunden. Der Planetenradtrager 6c ist mit der
Ausgangswelle 2 verbunden. Das Ringrad 6r ist mit dem
Sonnenrad 6s durch eine Direktkupplung D/C verbind-

15 bar. Eine Rotation des Sonnenrades 6s in einer Richtung
entgegengesetzt zu derjenigen der Eingangswelle 1
wird durch eine Freilaufkupplung OWC2 verhindert
Dieses Sonnenrad 6s kann durch eine Reduktionsbrem-
se RD/B stationar gehalten werden.

20 Dieses Ausfuhrungsbeispiel eines so gebildeten Ge-
samtumlaufradergetriebes kann den jeweils gewunsch-
ten eines ersten bis funften Ganges durch Aktivierung
einer oder mehrerer ausgewahlter Kupplungen und/
oder Bremsen einstellen, wie dies durch die Bezugszei-

25 chen O wie in Fig. 1 A gezeigt ist

Zum besseren Verstandnis der Arbeitsweise des Ge-
samtumlaufradergetriebes wird nachfolgend die Ar-
beitsweise des Hauptplanetenradgetriebes 13 erlautert
Bezugnehmend auch auf Fig. 1A wird dann, wenn die

30 Niedriggangkupplung L/C im Eingriff ist das Ringrad
5r mit dem Innenring der Freilaufkupplung OWC1 ver-
bunden, so daB das Ringrad 5r jetzt daran gehindert ist
sich in eine Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung
der Eingangswelle 1 zu drehen. Somit veraniafit in die-

35 sem Fall eine auf das Sonnenrad 5s ubertragene Rota-
tion der Eingangswelle 1 den Planetenradtrager 5c in
gleicher Richtung wie es die Drehrichtung der Ein-
gangswelle 1 ist mit verminderter Geschwindigkeit zu
rotieren. In diesem Zustand kann das Drehzahlverhah-

40 nis zwischen der Eingangswelle 1 und dem Planetenrad-
trager 5c durch die Formel (1 + <X2)/a2 ausgedruckt wer-
den, wenn ein Obersetzungsverhaltnis zwischen dem
Sonnenrad 5c und dem Ringrad 5r durch <i2 ausge-
druckt wird. Wenn die Planetenradtragerweile 5c einem

45 Drehmoment in der Richtung entgegengesetzt zur
Drehrichtung der Eingangswelle 1 ausgesetzt wird,
kommtdie Niedriggang-Ruckwartsbremse LR/B in Ein-
griff, um das Ringrad 5r stationar zu halten, und zwar
unter Oberbrttckung der Freilaufkupplung OWCl. Die-
so ser Zustand wird als erster Gangzustand des Hauptpla-
netenradgetriebes 13 bezeichnet

Wenn die Bandbremse B/B im Eingriff ist und gleich-.
zeitig <Be Niedriggangkupplung Lc in Eingriff gehalten
ist halt die Bandbremse B/B das Sonnenrad 4r statio-

55 nSr, um dieses als Reaktionsteil zu verwenden. Dies ver-
aniafit die Planetenradtragerweile 5c in gleicher Rich-
tung jedoch mit einer geringeren Geschwindigkeit zu
rotieren. Unter diesem Zustand kann das Drehzahlver-
haitnis zwischen der Eingangswelle 1 und der Planeten-

60 radtragerwelle 5c durch die Formel
(ai x ct2 + ai + az)/(a^ 1 + at)) ausgedruckt werden,
wenn ein Obersetzungsverhaltnis zwischen dem Son-
nenrad 4s und dem Ringrad 4r durch cii ausgedruckt
wird. Dieser Zustand wird als zweiter Gangzustand des

65 Hauptplanetenradgetriebes 13 bezeichnet

Wenn die Hochgangkupplung H/C im Eingriff ist
wahrend gleichzeitig die Bandbremse B/B geldst ist und
die Niedriggangkupplung UC in Eingriff gehalten ist

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5 6

wird die Rotation der Eings^Belle t auch auf das Gang- oder Dreb^k bzw. Obersetzungsverhaltnis,
Ringrad 5r Gbertragen und ^^PlaCt dieses mit der ausgedruckt durc^^^CfcXl +a3)J/a 2 wird eingestellt,, m
gleichen Drehzahl wie die Eingangswelle 1 zu rotieren. wenn das Hauptplanetenradgetriebe 13 sich ira ersten
Da sowohl das Ringrad 5r als auch das Sonnenrad 5s Gangzustand befindet, wahrend sich das Hilfsplaneten-
mit der gleichen Drehzahl rotieren, rotiert auch die Pla- 5 radgetriebe 14 im Obersetzungsantriebszustand befin-
netenradtragerwelle 5c mit der gleichen DrehzahL In det Der zweite Gang mit einem Obersetzungsverhalt-
diesern Zustand rotieren daher beide Umiaufrtderge- nis ausgedriickt als (ai x<X2 + cti +a$)/ai(a\ -hi) wird
triebesatze 4 und 5 im Gleichlauf mit der Eingangswelle eingestellt, wenn sich das Hauptplanetenradgetriebe 13
1, so daB ein Direktantriebszustand zwischen der Ein- in den zweiten Gangzustand heraufschaltet, wobei das
gangswelle 1 und der Planetenradtragerwelle 5c eta- 10 Hilfsplanetenradgetriebe in seinem Obersetzungsan-
bliert wird. Dieser Zustand wird als dritter Gangzustand triebszustand gehalten wird.

(Direktantrieb) des Hauptplanetenradgetriebes 13 be- Der dritte Gang mit einem Obersetzungsverhaltnis,
zeichnet ausgedruckt als 1 + aj, wird eingestellt, wenn das Haupt-

Wenn die Bandbremse B/B im Eingriff ist, wahrend planetenradgetriebe 13 sich in den dritten Gangzustand
gleichzeitig die Niedriggangkupplung L/C gelost ist und 15 (Direktantriebszustand) heraufschaltet, wobei das Hilfs-
die Hochgangkupplung H/C im Eingriff ist, halt die planetenradgetriebe 14 in seinem Obersetzungsan-
Bandbremse B/B das Sonnenrad 4s stationer, urn dieses triebszustand gehalten ist Der vierte Gang (Direktan-
als Reaktionsteil zu verwenden. Die Rotation der Ein- trieb) wird eingerichtet, wenn das Hilfsplan^tenradge-
gangswelle 1 wird nun auf den Trager bzw. die Plane- triebe 14 sich in den Direktantriebszustand schaltet, wo-
tenradtrSgerwelle 4c Gbertragen und veranlaBt das 20 bei das Hauptplanetenradgetriebe 13 in seinem dritten
Ringrad 4r und somit die Planetenradtragerwelle 5c mit Gangzustand verbleibt Der funfte Gang mit einem
einem erhdhten Drehzahlverhaltnis zu rotieren, da das Obersetzungsverhaltnis, ausgedruckt als 1/(1 +oti) wird
Sonnenrad 4s stationer gehalten wird Dieses Drehzahl- eingestellt, wenn das Hauptplanetenradgetriebe 13 sich
verhaitnis kann durch die Formel 1/(1 + ai) ausgedruckt in den vierten Gangzustand heraufschaltet, wahrend das
werden. Dieser Zustand wird als vierter Gangzustand 25 Hilfsplanetenradgetriebe 14 in seinem Direktantriebs-
(Overdrive-Schnellgang) des Hauptplanetenradgetrie- zustand gehalten ist Der Ruckwartsgang mit einem
bes 13 bezeichnet Obersetzungsverhaltnis, ausgedruckt als — (ot3 + l)/ai

Wenn nur die Riickwartsfahrkupplung R/C und die wird realisiert, wenn das Hauptplanetenradgetriebe 13
Niedriggang/ROckwartsbremse LR/B im Eingriff sind, sich in den RQckw arts an triebszustand schaltet, wahrend
veranlaBt die auf das Sonnenrad 4s Qbertragene Rota- 30 das Hilfsplanetenradgetriebe 14 in seinem Oberset-
tion der Eingangswelle 1 das Ringrad 4r und somit die zungsantriebszustand gehalten wird
Planetenradtragerwelle 5c mit verminderter Drehzahl Die Beispiele der Obersetzungs- bzw. Gangverhait-
in umgekehrter Richtung zu rotieren, da die Niedrig- nisse, die in Fig. 1 A gezeigt sind, wurden unter der An-
gang-Ruckwartsbremse LR/B die Planetenradtrager- nahme berechnet, daB die Obersetzungsverhaltnisse
welle 4c stationar halt Dieses Obersetzungsverhaltnis 35 (Sonnen- zu Ringrad) ai =a2«ct3 = 0,45 betragen. Die
kann durch die Formel — 1/ai ausgedruckt werden. Die- Obersetzungsverhaltnisse kdnnen von einem gemeinsa-
ser Zustand wird als RQckwartsfahrzustand des Haupt- men Wert oder von unterschiedlichen Werten sein, so-
planetenradgetriebes 13 bezeichnet lange dieser Wert bzw. diese Werte in einen Vorzugsbe-

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Hilfsplane- reich von 0,4 bis 0,6 fallen,
tenradgetriebes 14 erlautert Wenn die Obersetzungs- 40 Ein Verhaitnis zwischen dem Obersetzungsverhaltnis
bzw. Reduktionsbremse RD/B im Eingriff ist, wird das des ersten Ganges und demjenigen des zweiten Ganges
Sonnenrad 6s stationar gehalten, so daB die auf das betragt 4,69/2,45 und damit ungefahr 1,91. Ein Verhait-
Ringrad 6r Qbertragene Rotation der Planetenradtra- nis zwischen dem Obersetzungsverhaltnis des zweiten
gerwelle5cdie Planetenradtragerwelle 6c und somit die Ganges und demjenigen des dritten Ganges betragt
Ausgangsweile 2 veranlaBt, sich mit verminderter Dreh- 45 2,45/1,45 und damit ungefahr 1,68. Ein Verhaitnis zwi-
zahl zu drehen. Das Drehzahlverhaltnis zwischen der schen dem Obersetzungsverhaltnis des dritten Ganges
Planetenradtragerwelle 5c und der Ausgangsweile 2 und demjenigen des vierten Ganges betragt 1,45/1,00
kann durch die Formel 1 + CI3 ausgedruckt werden, wenn und damit 1 ,45.

ein Obersetzungsverhaltnis zwischen dem Sonnenrad 6s Ein Verhaitnis zwischen dem Obersetzungsverhaltnis
und dem Ringrad 6r durch a$ ausgedruckt wird. 50 des vierten Ganges und demjenigen des f unf ten Ganges

Wenn die Direktkupplung D/C im Eingriff ist, wah- betragt 1,00/0,69 und damit ungefahr 1,45. Somit nimmt
rend die Reduktionsbremse RD/B gel6st ist, wird ein das Verhaitnis zwischen dem jeweiligen Obersetzungs-
Direktantriebszustand etabliert, bei dem die Rotation verhaitnis eines der Vorwartsgange und demjenigen
der Planetenradtragerwelle 5c direkt auf die Ausgangs- Obersetzungsverhaltnis des dem jeweiligen Vorwarts-
welle 2 Obertragen wird. 55 gang folgenden, nachst hoheren Gang zur Richtung der

Wenn das Sonnenrad 6s sich in einer Richtung entge- hoheren Gange hin ab. Genauer ist ein Verhaitnis zwi-
gengesetzt zur Drehrichtung der Planetenradtragerwel- schen einem Obersetzungsverhaltnis eines Vorwarts-
le 5c und des Ringrades 6r nach dem L6sen der Reduk- ganges zu einem Obersetzungsverhaltnis des nachst ho-
tionsbremse RD/B jedoch vor dem Eingriff der Direkt- heren Vorwartsganges nicht grofier als ein Verhaitnis
eingriffskupplung D/C dreht, tritt ein groBer StoB beim so zwischen dem Obersetzungsverhaltnis des nachst hohe-
Eingriff der Direktkupplung D/C auf. Das Auftreten ren Vorwartsganges zu einem Obersetzungsverhaltnis
dieses StoBes wird jedoch durch die Freilaufkupplung des auf diesem nachst hdheren Vorwartsgang folgen-
OWC2 verhindert, die das Sonnenrad 6s am Drehen in den, weiteren Vorwartsganges. Diese Beziehung muB
eine Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des beibehalten werden, urn gute Fahreigenschaften eines
Ringrades 6r hindert 65 mit einem derartigen Getriebe ausgerOsteten Fahrzeu-

Es wird nun die Arbeitsweise des Gesamtumlaufra- geszuerhalten.
dergetriebes mit dem Haupt- und Hilfsplanetenradge- Obwohl in dem vorbeschriebenen Ausfuhrungsbei-

triebe 13 und 14 erlautert Der erste Gang mit einem spiel die Direktkupplung D/C betrieblich zwischen dem

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7 8

Ringrad 6r und dem Sonnenrad 6s anseordnet ist ist die
Anordnung der Direktkupplung Dfl»icht auf diese
u AusfOhrungsform beschrankt Die'S^Bkupplung D/C
kann auch so angeordnet sein, wie oies in den Fig- 2
oder3gezeigtist 5

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausfuhrungsbeispiei der vor-
liegenden Erfindung, das sich von dem ersten Ausffch-
rungsbeispiel nur darin unterscheidet daB eine Direkt-
kupplung D/C betrieblich zwischen einem Ringrad 6r
und einer Planetenradtragerwelle 6c angeordnet ist io

Fig. 3 zeigt ein drittes Ausfuhrungsbeispiei der vorlie-
genden Erfindung, das sich von dem ersten Ausfflh-
rungsbeispiel nur darin unterscheidet, dafl eine Direkt-
kupplung D/C betrieblich zwischen einer Planetenrad-
tragerwelle 6c und einem Sonnenrad 6s angeordnet ist 15

Fig. 4 zeigt eine Tabelle fur den Fall, wenn ein Hilfs-
planetenradgetriebe von dem Obersetzungsantriebszu-
stand auf einen Direktantriebszustand umschaltbar sein
soil, fur den Fall, wenn das Hilfsplanetenradgetriebe bei
einem bereits vorhandenen Umlaufradergetriebe (d. 20
einem Hauptplanetenradgetriebe) angewandt werden
soil, das zwei Overdrive-Schnellgange als vierte und
fQnfte Gangstufen aufweist Wie leicht aus Fig. 4 ver-
standlich ist, schaltet das Hilfsplanetenradgetriebe vom
Obersetzungsantriebszustand in den Direktantriebszu- 25
stand, wenn das Hauptplanetenradgetriebe sich im vier-
ten Gangzustand befindet Es ist somit auch deutlich,
daB das Hilfsplanetenradgetriebe von seinem Oberset-
zungsantriebszustand in seinen Direktantriebszustand
schaltet, wenn das Hauptplanetenradgetriebe sich im 30
( n — l)-ten Gang befindet, wenn das Hauptplanetenrad-
getriebe n-Gangzust&nde aufweist, wobei n eine ganze
Zahl nicht kleiner als 4 ist

Die Erfindung betrifft ein Umlaufrlder- oder Plane-
tenradgetriebe fflr ein Automatikgetriebe, insbesondere 35
fQr Kraftfahrzeuge, das ein Haupt- und ein Hilfsplane-
tenradgetriebe enthalt, die miteinander betrieblich ge-
kuppelt sind- Das Hilfsplanetenradgetriebe weist einen
Obersetzungsantriebszustand und einen Direktan-
triebszustand auf und es schaltet vom Obersetzungsan- 40
triebszustand in den Direktantriebszustand, wenn der
Zustand des Hauptplanetenradgetriebes zumindest bis
in den (n— l)-ten Gangzustand geschaltet worden ist,
wobei n eine ganze Zahl nicht kleiner als 4 ist Das
Hauptplanetenradgetriebe hat n-Vorw&rtsgetriebestu- 45
fen bzw. -gange.

PatentansprQche

1. Umlaufradergetriebe fur ein automatisches Ge- 50
triebe, mit:

einem Hauptplanetenradgetriebe (13), das vier
VorwartsgSnge, eine Eingangswelle (1) und ein ein-
ziges Abtriebsteil (5c aufweist,

wobei das Hauptplanetenradgetriebe (13) ein er- 55
stes Sonnenrad (4s), ein erstes Ringrad (4r), das mit
dem einzigen Abtriebsteil (5c) drehbar ist, sowie
einen Planetenradtrager (4c) aufweist, der drehbar
erste Planetenrader (4p) trSgt, die jeweils in Kamm-
eingriff mit sowohl dem ersten Sonnenrad (4s) als go
auch mit dem ersten Ringrad (4r) sind,
wobei das Hauptplanetenradgetriebe einen zwei-
ten Yorwirtsgang einrichten kann, in dem das erste
Sonnenrad (4s) als ein Reaktionsteil dient und ein
zweites Sonnenrad (5s) ein Eingangsdrehmoment 65
von der Eingangswelle (1) aufnimmt,
das Hauptplanetenradgetriebe einen dritten Vor-
wirtsgang aufweist, der einen Direktdurchtrieb

herstellt, m

einem Hilfsplanet^fc|etriebe (14) mit einer Ab-
triebswelle (2) ud^Hem einzigen Eingangsteil
(6r), das mit dem Abtriebsteil (5c) des Hauptplane-
tenradgetriebes (13) drehbar ist, wobei das Hilfs-
planetenradgetriebe (14) zwischen einem Oberset-
zungszustand ins Langsame und einem Direkt-
durchtriebszustand schaltbar ist, indem das Hilfs-
planetenradgetriebe (14) blockiert ist, urn als eine
Einheit zu rotieren, um einen Direktdurchtrieb zwi-
schen dem Eingangsteil (6r) und einer Abtriebswel-
le(2)herzustellen,

wobei sich das Hilfsplanetenradgetriebe (14) im
Obersetzungszustand ins Langsame befindet, wenn
im Hauptplanetenradgetriebe (13) ein erster oder
der zweite Vorwartsgangzustand eingerichtet ist,
wobei sich das Hilfsplanetenradgetriebe (14) im Di-
rektdurchtriebszustand befindet, wenn im Haupt-
planetenradgetriebe (13) ein vierter Vorwartsgang-
zustand eingerichtet ist,

und wobei das Hilfsplanetenradgetriebe (14) von
dem Obersetzungszustand ins Langsame in den Di-
rektdurchtriebszustand des Getriebes umschaltet,
wenn das Hauptplanetenradgetriebe (13) sich in ei-
nem dritten Vorwirtsgang befindet und das Hilfs-
planetenradgetriebe (14) in einem Direktdurch-
triebszustand geschaltet ist, wenn das Hauptplane-
tenradgetriebe (13) auf den vierten Vorwtrtsgang
heraufschaltet,
dadurch gekennzeichnet,

daB das Hauptplanetenradgetriebe (13) das zweite
Sonnenrad (5s), ein zweites Ringrad (5r\ und einen
zweiten Planetenradtrager (5c) aufweist, wobei der
zweite Planetenradtrager (5c) zweite Planetenra-
der (5 P ) drehbar tragt, die jeweils mit dem zweiten
Sonnenrad (5s) und dem zweiten Ringzahnrad (5r)
in Klrameingriff sind,

daB das Hauptplanetenradgetriebe (13) vorgesehen
ist mit einer Hochgangkupplung (H/C), mittels der
der erste Planetenradtrager (4c) mit der Eingangs-
welle (1) verbindbar ist, mit einer Bandbremse
(B/B), mittels der das erste Sonnenrad (4s) stationar
haltbar ist, mit einer Niedriggangkuppiung (L/C)
vorgesehen ist, mittels der das zweite Ringrad (5r)
mit dem ersten Planetenradtrager (4c) verbindbar
ist, und mit einer Freilaufkupplung (OWCt), die
vorgesehen ist, um zu verhindern, daB der erste
Planetenradtrager (4c) und das zweite Ringrad (5r)
in eine Richtung rotieren, entgegengesetzt zu der
Richtung, in der die Eingangswelle (1) rotiert,
daB das Hauptplanetenradgetriebe (13) sich in dem
ersten Vorwartsgangzustand befindet, wenn die
Niedriggangkuppiung (L/C) in Eingriff ist und die
Freilaufkupplung betrieben ist,
daB das Hauptplanetenradgetriebe (13) sich im
zweiten Vorwartsgangzustand befindet, wenn die
Niedriggangkuppiung (L/C) in Eingriff ist und die
Bandbremse (B/B) angewandt ist,
daB das Hauptplanetenradgetriebe (13) sich in dem
dritten Vorwartsgangzustand befindet, wenn die
Niedriggangkuppiung (L/C) und die Hochgang-
kupplung (H/Q in Eingriff sind, um einen Direkt-
durch triebszustand zwischen der Eingangswelle (1)
und dem zweiten Planetenradtrager (5c) herzustel-
len, und

daB das Hauptplanetenradgetriebe (13) sich in dem
vierten Vorwartsgangzustand befindet wenn die
Hochgangkupplung (H— C) in Eingriff und die

DE 38 25 733

9

Bandbremse (B— B) an^^Atdt ist, urn einen
Schnellgang zwischen dq^^Bgangswelle (1) und

dem zweiten PlanetenradtS^F(5c) herzustellen.
Z Umlaufradergetriebe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daB ein Obersetzungsverhaltnis 5
zwischen dem ersten Sonnenrad (4s) und dem zwei-
ten Ringrad (4r), ein Obersetzungsverhaltnis zwi-
schen dem zweiten Sonnenrad (5s) und dem zwei-
ten Ringrad (5r), und ein Obersetzungsverhaltnis
zwischen dem dritten Sonnenrad (6s) und dem drit- 10
ten Ringrad (6r) im Bereich von 0,4—0,6 liegen.

3. Umlaufradergetriebe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daB das Hauptplaneten-
radgetriebe eine Rflckwartsfahrkupplung (R/C)
aufweist, mittels der die Eingangswelle (1) mit dem 15
ersten Sonnenrad (4s) verbindbar ist, daB eine
Ruckfahrbremse (LR/B) vorgesehen ist, mittels der
der Planetenradtrager (4c) stationar haltbar ist und
daB sich das Hauptplanetenradgetriebe in einem
Ruckwartsfahrzustand befindet, wenn die Ruck- 20
wartskupplung (R/C) und die Ruckfahrbremse (LR/

B) in Eingriff sind.

4. Umlaufradergetriebe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daB das Hilfsplanetenradgetriebe
(14) einen einfachen Planetenrad- bzw. Umlaufra- 25
dergetriebesatz (6) umfaBt, mit einem dritten Ring-
rad (6r) als Eingangsteil, einem dritten Sonnenrad
(6s) und einem dritten Planetenradtrager (6c), der
drehbar dritte Planetenrader (6p) Iagert, die jeweils
kammend mit dem dritten Ring- und Sonnenrad 30
(6r, 6s) in Eingriff sind

5. Umlaufradergetriebe nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daB das Hilfsplanetenradgetriebe
(14) eine Bremseinrichtung (RD/B) aufweist, urn
das dritte Sonnenrad (6s) stationar zu halten sowie 35
eine Kupplungseinrichtung (D/C) aufweist, um den
einfachen Umlaufradergetriebesatz (6) zu sperren.

6. Umlaufradergetriebe nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daB alle Hilfsplanetenradgetriebe
(14) eine Freilaufkupplungseinrichtung (OWC2) 40
aufweist, um zu verhindern, dafl das dritte Sonnen-
rad (6s) sich in eine Richtung entgegengesetzt zur
Drehrichrung des dritten Ringrades (6r) dreht

7. Umlaufradergetriebe nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daB die Kupplungseinrichtung 45
(D/C) betrieblich zwischen dem dritten Sonnenrad
(6s) und dem dritten Ringrad (6r) angeordnet ist

8. Umlaufradergetriebe nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daB die Kupplungseinrichtung
(D/C) betrieblich zwischen dem dritten Planeten- 50
radtrager (6c) und dem dritten Ringrad (6r) ange-
ordnet ist

9. Umlaufradergetriebe nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daB die Kupplungseinrichtung
(D/C) betrieblich zwischen dem dritten Sonnenrad 55
(6s) und dem dritten Planetenradtrager (6c) ange-
ordnet ist

Hierzu 4 Seite(n) Zeichnungen

65

ZEICHNUNGEN SEITE 1

Nummer: DE 38 25 733 C2

IntCI. 6 : B60K 17/08

Verdffentliqteastag: 18. Juli 1996

FIG.1

13

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602 129/90

2EICHNUNGEN SEITE 2 Nummer: DE 38 25 733 C2

Int. B60K 17/06

Llichungstag: 18. Juli 1996

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I

602 129/90

2QCHNUNGEN SE1TE 3

Nummer: DE 38 25 733 C2

Int. CI. 6 : B60K 17/08

VeroffentlicJmngstag: 18. Juli 1996

•

FIG. 2

1

OWC 2 '/'S^

D/C

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6c

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6s

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FIG. 3

OWC 2^

602 129/90

ZE1CHNUNGEN SEITE 4 Numrr-^ DE 38 25 733 C2

B60K 17/08

ichungstag: 18. Juli 1996

Numrr^:
Ve^c

FIG. 4

GES AMTGETRIEBE

HAUPTUMLAUFGETRIE-
BE

HILFSUMLAUFGETR IEBE

GANG

UBERSET-
ZUNGSVERH.

VERHALTNLS-
ZWISCHEN
D. GXNGEN

1.91
1.68

1.4S
1.4S
1.41

ZUSTANI

UBERSET-
ZUNGSVERh

ZUSTAND

1

4.67

1

3.222

UNTERSETZUNG

2

2.45

2

1.69

UNTERSETZUNG

3

1.45

3

1

UNTERSETZUNG

4

1.01

4

0.69

UNTERSETZUNG

5

0.69

4

0.69

DIREKT

6

0.49

5

0.49

DIREKT

602 129/90

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TH >S PAGE BUNK

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